Computer Engineering and Applications计算机工程与应用
2012，48（19）
1 引言
状态空间控制理论自从 20 世纪 60 年代形成后，
受到了广泛的关注和研究，已在航空航天领域取得
了卓越的成果
[1]
。但在工业过程领域上却应用不多，
究其原因，在于工业对象的复杂性导致无法获得过
程的准确状态空间模型。子空间辨识方法的出现改
变了这一状况，该方法彻底将控制工作者从繁琐的
机理建模中解脱出来，只要具有足够多的过程输入
输出数据就可以通过辨识方法得到过程较为准确的
状态空间模型。与传统的辨识方法相比，如预测误
差法（PEM）、子空间辨识方法在辨识过程中对模型
结构先验知识需求较少，故在数值计算中具有较强
的鲁棒性，另外对多变量系统也广泛适用，并且可以
消除 PEM 存在的一些约束，因此子空间辨识方法在
状态空间模型的辨识中得到了广泛的应用。
预测控制是 20 世纪 70 年代产生于工业过程控
制领域的一类算法，具有深刻的工程背景和理论意
义，并且在系统控制中得到了广泛的应用
[2]
。传统的
工业预测控制都是采用输入输出模型，包括参数模
型和非参数模型。但是为了进一步提高控制性能和
控制精度，学术界和工业界普遍认为应该采用状态
空间模型，这样近些年所发展起来的现代滤波理论
和控制器设计方法就可以发挥作用
[3]
。
基于此，本文综合子空间辨识和预测控制的优
基于子空间辨识的状态空间模型预测控制
罗小锁
1
，周国清
1
，邹 涛
2
LUO Xiaosuo
1
, ZHOU Guoqing
1
, ZOU Tao
2
1.重庆电子工程职业学院，重庆 401331
2.浙江工业大学 信息工程学院，杭州 310014
1.Chongqing College of Electronic Engineering, Chongqing 401331, China
2.College of Information Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China
LUO Xiaosuo , ZHOU Guoqing, ZOU Tao. State space model predictive control based on subspace identifica-
tion. Computer Engineering and Applications, 2012, 48（19）：234-237.
Abstract：In order to deal with the problem that the state space model cannot be obtained accurately from the indus-
trial processes, a state space model predictive control method based on subspace identification is proposed. The state
space model, obtained through the subspace identification algorithm, is regarded as the system model. Then, the con-
strained predictive control algorithm is given. By taking a CD player arm system as an example, the goal is to
achieve the system output tracking control. The simulation results show that the control effect of this method is satisfactory.
Key words：subspace identification; state space model predictive control; CD player arm
摘 要：针对无法从工业过程中获得准确状态空间模型的问题，提出一种基于子空间辨识的状态空间模型预
测控制方法。利用子空间辨识方法得到的状态空间模型作为系统模型，给出约束条件下的预测控制算法。以
CD 播放器机械臂系统为例，通过状态空间模型预测控制方法实现对系统输出的跟踪控制，仿真结果表明，该
方法控制效果良好。
关键词：子空间辨识；状态空间模型预测控制；CD 播放器机械臂
文章编号：1002-8331（2012）19-0234-04 文献标识码：A 中图分类号：TP273
基金项目：国家自然科学基金（No.61074059，No.61174095）。
作者简介：罗小锁（1986—），男，讲师，主要研究领域为子空间辨识，先进控制，智能楼宇；周国清（1968—），男，副教授；邹涛
（1975—），男，博士，副教授。E-mail：lock86@126.com
收稿日期：2012-01-13 修回日期：2012-04-26
DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2012.19.053
234
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